Hai trận động đất liên tiếp tại Venezuela đã khiến hàng trăm tòa nhà sụp đổ, cướp đi sinh mạng của hơn 1.500 người. Theo các chuyên gia kết cấu công trình, cường độ địa chấn chỉ là một phần nguyên nhân; chất lượng xây dựng, tuổi thọ công trình và điều kiện địa chất mới là những yếu tố quyết định mức độ tàn phá.
Vì sao hàng loạt tòa nhà sụp đổ?
Theo ông Raffaele De Risi, Phó giáo sư ngành Kỹ thuật dân dụng tại Đại học Bristol (Anh), Venezuela vốn nằm trong một trong những vùng địa chấn hoạt động mạnh trên thế giới. Tuy nhiên, việc nhiều công trình bị phá hủy nghiêm trọng không thể quy về một nguyên nhân duy nhất.
Ông cho rằng mức độ thiệt hại là kết quả của nhiều yếu tố cộng hưởng, từ tuổi đời của công trình, phương pháp thi công, chất lượng bảo trì, nền địa chất cho đến khoảng cách tới tâm chấn.
Đặc biệt, cả hai trận động đất đều có tâm chấn khá nông, nhất là trận đầu tiên. Điều này khiến năng lượng địa chấn truyền lên mặt đất mạnh hơn, làm gia tăng đáng kể sức tàn phá.
Một yếu tố khác là hiện tượng khuếch đại địa chấn. Khi sóng động đất truyền từ nền đá cứng lên các lớp đất mềm phía trên, biên độ rung lắc có thể tăng mạnh, khiến các công trình trên nền đất yếu chịu tác động lớn hơn.
Theo chuyên gia De Risi, chính sự kết hợp của những yếu tố này đã dẫn đến số lượng lớn các vụ sập nhà.
Vì sao xảy ra hiện tượng sập "xếp bánh"?
Một trong những hình ảnh gây ám ảnh nhất sau động đất Venezuela là nhiều tòa nhà bị "sập xếp bánh" (pancake collapse), khi các tầng đổ chồng lên nhau.
Theo chuyên gia, kiểu sập này xảy ra khi các cột chịu lực mất khả năng chống đỡ. Khi đó, các sàn bê tông lần lượt rơi xuống, chồng lên nhau như những chiếc bánh kếp.
Đây là một trong những dạng hư hỏng nguy hiểm nhất vì gần như không để lại khoảng trống cho người mắc kẹt.
Nguyên nhân thường gặp là các công trình cũ được thiết kế theo tiêu chuẩn lạc hậu, cột bê tông không đủ khả năng biến dạng để hấp thụ năng lượng địa chấn mà bị gãy giòn ngay khi chịu tải lớn.
Một số công trình còn có tầng trệt quá thoáng hoặc ít tường chịu lực, khiến toàn bộ tải trọng dồn vào một tầng và dẫn đến sụp đổ dây chuyền.
Để ngăn chặn hiện tượng này, các tiêu chuẩn xây dựng hiện đại áp dụng nguyên tắc "cột khỏe - dầm yếu". Theo đó, các cột, nút liên kết và móng được thiết kế chắc chắn hơn, trong khi dầm được phép biến dạng có kiểm soát để hấp thụ năng lượng động đất.
Nhờ vậy, công trình có thể rung lắc mạnh nhưng vẫn giữ được kết cấu tổng thể, giảm đáng kể nguy cơ sập hoàn toàn.
Bên cạnh đó, các chuyên gia khuyến nghị các quốc gia có nguy cơ động đất cao cần thực thi nghiêm ngặt quy chuẩn xây dựng, đồng thời gia cố các công trình cũ bằng các giải pháp như tăng cường kết cấu, lắp thiết bị tiêu tán năng lượng hoặc sử dụng công nghệ cách chấn móng (base isolation) đối với các công trình trọng yếu như bệnh viện, trung tâm chỉ huy và nhà máy điện. Những biện pháp này đã chứng minh hiệu quả trong nhiều trận động đất lớn trên thế giới.
Ưu tiên của tiêu chuẩn xây dựng chống động đất không phải là "không hư hại"
Ông De Risi nhấn mạnh mục tiêu của các tiêu chuẩn xây dựng chống động đất hiện đại không phải là giúp công trình hoàn toàn nguyên vẹn sau động đất.
Thay vào đó, ưu tiên hàng đầu là bảo vệ tính mạng con người. Một tòa nhà được coi là "hoàn thành nhiệm vụ" nếu đủ khả năng hấp thụ năng lượng của trận động đất, không bị sập và tạo điều kiện để mọi người sơ tán an toàn, ngay cả khi sau đó phải phá bỏ.
Điều này lý giải vì sao sau các trận động đất lớn, nhiều công trình vẫn đứng vững nhưng cuối cùng vẫn bị tháo dỡ.
Thông thường, các kỹ sư sẽ tiến hành hai bước đánh giá.
Đầu tiên là kiểm tra nhanh để phân loại công trình thành ba nhóm: an toàn để sử dụng, chỉ được sử dụng hạn chế hoặc không được phép vào. Việc gắn nhãn "không an toàn" không đồng nghĩa với việc công trình chắc chắn phải phá dỡ mà chỉ nhằm bảo đảm an toàn trong bối cảnh các dư chấn vẫn có thể tiếp diễn.
Sau đó là quá trình đánh giá kỹ thuật chi tiết nhằm xác định mức độ hư hỏng, khả năng chịu lực còn lại và tính khả thi của việc sửa chữa.
Việc sửa chữa hay phá dỡ sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ hư hỏng, công trình có bị nghiêng vĩnh viễn hay không và chi phí sửa chữa so với xây mới.
Theo chuyên gia De Risi, sau trận động đất năm 2011 ở Christchurch (New Zealand), nhiều tòa nhà dù không sập vẫn bị phá bỏ vì không còn đảm bảo hiệu quả kinh tế hoặc an toàn lâu dài.
